降低人造板甲醛釋放量的措施?

2010-06-13來源:熱度:13086

    降低人造板及其制品中的甲醛釋放量主要從四個方面著手:改進膠粘劑、添加能減少游離甲醛的助劑、人造板后期處理、改進人造板生產工藝。現介紹前三個方面。

    1 改進膠粘劑

    脲醛樹脂膠有良好的膠合性能和方便的使用工藝,特別是價格便宜、原料豐富,因此,絕大部分工廠選擇用腮醛膠生產人造板。

    脲醛膠的主要原料是尿素和甲醛。國內甲醛生產絕大多數是用銀觸媒工藝,甲醇和空氣混合在600℃下氧化,用水吸收生成甲醛溶液,商品甲醛水溶液濃度為37%。

    生產脲醛膠是將尿素和甲醛水溶液這兩種組分,在弱堿性至中性介質中反應。經加成反應,主要生成一經甲基腮和二經甲基脲。將羥甲基化合物調至酸性,繼續反應,生成縮聚產物,達到要求的縮聚度后,進行中和并冷卻,終止反應。脲醛樹脂的合成過程屬于二級平衡反應,所有參加反應的組分在達到平衡狀態后,根據反應時參數不同,總有一定數量的存在,這就是說服醛樹脂膠中總會有游離甲醛。

    脲醛膠的甲醛釋放量與制膠時加入甲醛的數量有關,過去脲醛膠的甲醛釋放量非常高,人們進入人選板生產區,就會嗅到很濃的辛辣刺激氣味,甚至會刺激流出眼淚鼻涕;人造板也有較重的甲醒氣味。

    我們多年來研究低毒脲醛膠——低游離甲醛釋放量腮醛膠,主要的途徑是降低尿素對甲醛的摩爾比,使脲醛膠的甲醛釋放量明顯下降;但是,康爾比很低的脲醛膠會出現一系列缺點:水混性差、貯存期短、在同樣的施膠量下膠合強度降低、熱壓時間明顯延長、耐水性差。由于人造板生產條件和其用途不同,常常對脲醛膠使用時的性能,如粘度、預膠合強度、反應性、pH值、緩沖能力、貯存性、對石蠟乳液的可混性等會提出不同要求,所以有不少低毒脲醛膠在甲工廠可用,但到乙工廠用起來問題就很多。

    改進脲醛膠可從以下幾方面繼續推進:

    1.1 甲醛釋放量與強度兩方兼顧的新膠種

    有的學者指出,腮醛膠是不同分子——經甲基脲、脲醛聚合物和羧甲基化的腮醛聚合物——的混合物。理論和實踐都證明,單體和聚合的經甲基化分子對樹脂膠合貢獻**;而樹脂的內聚力主要來自羧甲基化的和非經甲基化的聚合的部分。一些低毒腮醛膠在制造時分次加尿素,最后加人了大量尿素,使樹脂中含有膠合性能良好的低甲醛釋放量單體的經甲基化分子,同時也含有一定數量膠合強度低的、新生成的聚合度低的分子。相反,尿素對甲醛摩爾比高的膠,聚合分子含量很高,經甲基化程度很高(羥甲基化分子主要是聚合分子),有大量的游離甲醛和潛在游離甲醛,這種膠有很高的膠合力和內聚力,但甲醛釋放量高。由此可見,為滿足低游離甲醛釋放量和高膠合強度兩種要求,可以用膠中不同種類分子的混合物。如上面介紹的,一種膠的強度很高,但甲醛釋放量高;另一種膠甲醛釋放量很低,但支持膠合強度的分子少,可按使用要求,在強度和甲.醛釋放量之間,作出正確的平衡,找出一種混合膠。

    1.2 與其它樹脂混合的腮醛膠

    我們曾將酚醛膠脲醛膠混合,證明混合膠不但可以降低甲醛釋放量,而且能提高人造板的物理力學性能;但也帶來另一方百的問題,即膠內有少量能釋放的苯。

    也可以將脲醛膠內加入少中的施加量就可放量也明顯下降酸酯膠與脲醛膠的可混性,并且同樣要解決脫模的技術問題。

    1.3 脲醛預縮液(UFC)制膠

    脲醛預縮液的工藝過程是:以甲醇為原料,用鐵鑰法催化,其中包括催化劑氧化工藝、甲醛氣體吸收工藝、離子脫酸工藝,生產出各種濃度、各種純度的甲醛產品。用高濃度甲醛(50一55%)生產腮醛預縮液,其中包括尿素吸收工藝、高濃度預聚合工藝,生產出各種濃度和比例的脲醛預縮液。最后是尾氣處理工藝,將尾氣處理成HzO和C02。

    用脲醛預縮液生產脲醛膠比目前用濃度37%的甲醛制膠有許多優點:鐵鑰催化法代替銀催化法約可提高甲醇利用率4—6%;制膠能耗可節約25—30%;沒有廢水產生,不會污染環境;與使用濃度37%的甲醛比較,可節省中間運輸成本,減少膠料浪費;這種腮醛膠化學穩定性好,甲醛釋放量低。用脲醛預縮液能較容易地制造摩爾比為1:1.06左右的低摩爾比脲醛膠。一般尿素對甲醛的摩爾比為1:1.15時,人造板的甲醛釋放量為38—40 m8/1008;摩爾比為1:1.20.時,則為50一55m8/1008。

    1999年美國人造板行業90%以上的工廠都采用了UFC制膠方法。在美國一般稱腮醛預縮液為UFC一85(60%甲醛,25%尿素)。UFC一85的安全保質期是1年,可使用期在2年以上。

    工廠外購UFC來制膠,制膠成本約可下降16%;如用自制的UFC制膠,其成本約可下降30%。

    目前我國有關部門已經在制定脲醛預縮液國家標準。

    2 甲醛捕捉劑

    甲醛捕捉劑是指能和服醛膠中游離甲醛或人造板中游離甲醛起化學反應的助劑。其選擇標準是:有強力的與甲醛起作用的能力;能與膠相配伍,如粘度、水混性、pH值等;對人造板物理力學性能沒有負面影響;使用方便、價格便宜。

    在施膠以前,往全部或者部分膠料中加入三聚氰胺或間苯二酚,這些添加劑不僅在熱壓過程中能和游離甲醛起作用,而且在熱壓以后也會和游離甲醛作用,能降低人造板的甲醛釋放量;但這還有資料介紹,加聚醋酸乙烯能降低游離甲醛釋放量,在膠中加入20%聚醋酸乙烯,人造板的甲醛釋放量降低60—90%。

    聚乙烯醇也可以作為甲醛捕捉劑。

    用間苯二酚或間苯二酚甲醛膠改性腮醛膠,它是以脲醛膠為聚合物骨架,問苯二酚只有末端的肢甲基反應,用這種膠能降低人造板的甲醛釋放量,并使其抗水性能略有提高。

    最基本的甲醛捕捉劑是尿素,尿素可以直接摻和到腮醛膠中。要注意,允許的尿素添加量是有限度的,因為膠中的游離尿素含量過高會降低人造板的物理力學性能;因此,高摩爾比的脲醛膠允許加的尿素量比低摩爾比脲醛膠要大。

    3.人造板后期處理

    降低人造板甲醛釋放量,也可以在制成板后再行處理。

    3.1用氨對人造板作后期處理,可以顯著降低人剩余氨氣——這也是污染源。

    改進的辦法,用三個處理室串連,對人造板作三級處理。**室為吸收室,用35℃氨氣噴入室內,人造板吸收氨氣;第二室是脫氣室,用鼓風機吹凈室內及附于板面的氨氣;第三室是固定室,使留在板內的游離氨和甲醛生成甲酸銨。甲酸銨和樹脂水解后的甲醛結合,增加了氨處理對降低甲醛釋放量的作用。

    甲醛釋放量降低的程度,取決于人造板在吸收室內與氨接觸的時間、板的密度和厚度、處理前的人造板的甲醛釋放量等因素。

    3.2 美國專利,氨氣一級處理裝置。

    該裝置由上下罩子形成整體;液氨氣化后引人上罩,在下罩內形成負壓,人造板由上下罩之間連續或間斷通過。氨氣在負壓下進人人造板,技術關鍵在于氨氣量的控制。

    此裝置國內已有引進,這是一種有效的設備。用氨處理后的人造板甲醛釋放量能明顯下降。

    3.3 用尿素和釋放胺的化合物處理

    人造板在成板后尚未冷卻時,用一定濃度的尿素溶液噴灑,處理后人造板甲醛釋放量約可下降30%,最好的效果可降低50%,因為尿素可以和甲醛反應。另外,尿素水溶液在熱分離時,尤其是在酸性條件下,生成銨離子,銨離子與甲醛生成六次甲基四胺。

    用含有銨鹽的水溶液對人造板噴灑,有的試驗結果是:人造板甲醛釋放量從25—30 mg/100g下降到5一10mg/100g。

    以上介紹了各種降低脈醛膠和用脲醛膠膠合的人造板中甲醛釋放量的方法,說明人造板甲醛釋放量降至符合GBl8580一2001標準的要求是可能的。在采取降醛措施前,要認真學習新國標,根據標準要求,明確本廠產品用于室外或室內,等級為El級或E2級。生產的產品用于室外和室內,等級為El級和E2級,其投入是不同的,當然,它們的售價亦不同,為取得較好的經濟效益,須綜合考慮。要根據本廠特點,如生產規模、生產工藝、產品原來的甲醛釋放量、工廠的經濟能力,同時還要考慮處理的成本、處理的節拍、環境保護、處理后人造板的等級。對大多數工廠,建議采用綜合處理方法,即采用二種或三種方法共同處理,如在改進脲醛膠配方和合成過程后,再用少量甲醛捕捉劑;或是改善膠后,再對人造板作后期處理,這樣能在較短時間內達到降低甲醛釋放量的要求。

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